激光网3月6日消息，高能中微子是极其罕见的粒子，迄今为止已被证明很难被探测到。早在2013年，IceCube Collaboration就首次发现了这些稀有粒子的通量。
最近在《物理评论D》和《天体物理学杂志快报》上发表的论文发现，附近的超新星，尤其是银河系的超新星，将是高能中微子的有希望的来源。这激发了新的研究，探索使用大型粒子对撞机探测器探测来自这些来源的中微子的可能性。
哈佛大学、内华达大学和宾夕法尼亚州立大学的研究人员最近证明，ATLAS探测器可以测量高能超新星中微子的通量。他们的新论文发表在《物理评论快报》上，可能会激发未来旨在探测高能中微子通量的努力。
“Carlos A. Argüelles，Ali Kheirandish和我在圣巴巴拉的KITP研讨会上相遇，并发现高能超新星中微子不仅是大型中微子探测器的有希望的目标，而且是粒子物理探测器的有希望的目标，”该论文的合著者Kohta Murase告诉 Phys.org。“对撞机探测器，如大型强子对撞机的ATLAS，在研究中微子的性质方面，可以比IceCube等中微子探测器好得多。
中微子-核子的横截面、ATLAS的质量和给定超新星的中微子的预期通量随时间的变化，已经是已知的。通过将这些已知量的一个组成部分放在一起考虑，Murase和他的同事们能够估计出在ATLAS探测器中直接相互作用的中微子的数量。
“我们还考虑了在探测器外与地球相互作用的中微子，并产生可以在探测器内检测到的μ介子，”该论文的合著者Alex Y. 温说。“我们使用了一款名为LeptonInjector的软件，该软件对此类事件进行了建模，其中考虑了中微子通量，探测器的几何形状等。这些计算为我们提供了给定超新星的中微子信号事件的估计数量。
“从那里，根据我们对ATLAS硬件能力的了解，我们证明它可以将这些信号与背景区分开来，并恢复有关中微子的重要信息，例如它的电荷和味道。
根据他们的计算，Murase，温和他们的同事得出结论，即使统计数据有限，CERN大型强子对撞机的ATLAS探测器也应该能够表征中微子的味道。此外，探测器应该能够区分中微子和反中微子。
“许多以前关于高能天体物理中微子的研究都依赖于使用水或冰的大体积探测器，”村濑说。“这项工作表明，对撞机实验中的大型粒子探测器，如ATLAS和CMS，具有更好的能量和角度分辨率以及粒子识别能力，可作为独特的天体物理中微子探测器。这是对传统方法的强大和补充。
这篇最近的论文强调了ATLAS和CMS对撞机探测器在未来探测来自银河系超新星的高能中微子的潜力。因此，在未来，它可以激发ATLAS和CMS的合作，开始寻找银河系超新星高能中微子，可能有助于收集有关这些稀有粒子的新见解，只有有限数量的中微子。
“我们的工作将ATLAS和类似的密集仪器实验添加到监测天空以寻找下一个银河系超新星的实验网络中，”参与该研究的另一位研究人员Carlos Argüelles-Delgado说。“想到从MeV到TeV能量的广泛实验高能物理学的科学家对此进行研究，这对我来说非常令人兴奋。
Murase，温和他们的合作者计划继续探索这一新确定的研究途径。例如，在他们的下一个工作中，他们希望专注于其他对撞机探测器如何为高能中微子的观测做出贡献。
“在我们未来的研究中，考虑其他对撞机探测器的前景以及对标准模型之外的物理学的影响可能会很有趣，”Murase补充道。
